Оригинал сообщения

2.2 Хронология развития размерного анализа в BYU

Автоматризированный анализ допусков является областью исследований Brigham

Young University (BYU) с 1984. В этом году, Доктор Кеннет Чейз создал

Ассоциацию по развитию программного обеспечения для автоматизированного назначения допусков (ADCATS), ассоциация в состав которой в результате вошли 12 компаний, заинтересованных в вопросах размерного анализа. В BYU было проведено множество исследований по размерному анализу, но к сожалению, большая их часть не общедоступна.



Однако работа значима, так как формирует базу для коммерческого ПО, основанного на CAD системе. (Texas Instruments 1994).

2.2.1 Принципы Размерного Анализа

Первоначальные фундаментальные исследования в области размерного анализа в BYU проводились

Greenwood (1987). Он провел всесторонний обзор литературы и оценил нелинейные методы, такие как Метод Системных Моментов, Метод Монте Карло и Индекс Хасофера-Линда в сравнении с линейными методами.

2.2.2 Синтез допусков

Синтез допусков -это назначение допусков основанное на возможностях оборудования, стоимости процесса, требований производительности и т.п. Это сложная проблема, так как существует число ограничений для выбора допусков значительно меньше, чем количество допусков, которые требуется назначить.

Основополагающая работы в этой области тоже была проведена Greenwood. Он разработал

модель неопределенного среднего, которая расширяет линеаризуюие методы так, чтобы они были применимы для случая смещенного среднего (Chase and Greenwood 1988; Green

wood and Chase 1987; Greenwood and Chase 1988; Greenwood and Chase

1990). Haugland (1987) and Loosli (1987) так же производили исследования в этой области. Они применили метод множителей Лагранжа и функции зависимости стоимости от допуска чтобы назначить такие допуски, чтобы стоимость изделия была минимальной. Их алгоритм так же позволяет выбрать наиболее экономичный метод изготовления (Chase и др. 1990). Larsen (Larsen 1989) разработал гибридный метод на базе метода Монте Карло, который включал Метод системных моментов. Этот метод использовал параметрически определенные статистические распределения, чтобы быстро перераспределять допуски без повторения моделирования методом Монте-Карло

Andersen (1990) обобщил метод с применением множителя Лагранжа, сделав его применимым к задачам с несколькими циклами и смешанной экспоненциальной функцией стоимости. Был изобретен эффективный и устойчивый итерационный метод назначения допусков для достижения минимальной стоимости изделия.

2.2.3 Векторное моделирование сборки

Векторные модели сборки были были основным инструментом описания сборочных ограничений. Ряд исследователей внесли значительный вклад в эту область. Marler (1988) разработал метод прямой линеаризации (Direct Linearization Method) для двумерного анализа сборок. Этот метод позволил описать сборку как цепь векторов, соединенных по принципу начало к концу с указанием типов кинематических пар соединений, представляющих степени свободы между соединяемыми компонентами. К векторам прибавлялись небольшие отклонения и исследуемый допуск оценивался статистически - по минимуму среднеквадратичного отклонения. Этот метод позволил модели включать циклические кинематические ограничения для описания небольших смещений между соединяемыми компонентами, вызванных отклонениями размеров.

Метод упростил сложные нелинейные уравнения, описывающие сборку до линейной системы, которая вполне может быть решена методами матричной алгебры

Robinson (1989) реализовал графическую 3D модель допусков на платформе Alpha 1 в

University of Utah. Он представил матрицы трансформации, обычно использующиеся в робототехнике и кинематике как трехмерные цепочки векторов.

Simmons (1990) использовал теорию графов, чтобы разработать алгоритм формирования векторных цепей для случая двумерной задачи, необходимых для метода прямой линеаризации.

Пользователю требовалось отметить точки соединений и базы на модели, после чего автоматически находились векторные цепочки для получения полной векторной модели сборки.

Carr (1993) ввел методику расчета открытых векторных цепей. Он определил систему сборочных допусков на основе стандарта ANSI Y14.5M-1982. ANSI Y14.5M-1982 задает допуски деталей, такие как параллельность или перпендикулярность, они относятся к поверхностям одной детали. В противовес этому, допуски сборки задают отношения между поверхностями разных деталей в сборке. Например, обработанный паз к которому предъявляются требования параллельности к кромке задается допуском на элементы детали,но параллельность между кромкой двери и ее стойкой -это уже сборочный допуск.

В дополнение к стандарту ANSI Y14.5M-1982, Carr предложил новый набор символов для обозначения разных типов сборочных допусков и теорию открытых векторных цепей, требующуюся для анализа каждого из них. Одно из совпадений с методом прямой линеаризации - предположение линейности сборочной модели. Gao (1993) разработал модель на основе метода Монте Карло которая учитывала нелинейные эффекты кинематических ограничений, так же как и отклонения формы и размеров. Результаты моделирования были соотнесены с результатами линеаризованной модели. В итоге было получено, что результаты работы моделей отличаются не более чем на 0,1%.

2.2.4 Назначение допусков на основе CAD-систем

Инструмент анализа допусков должен быть доступен инженерам и проектировщикам. Чтобы достичь этого были приложены усилия в направлении интеграции анализа допусков в CAD-системы.

Rime (1988) предоставил первые доказательства того, что векторные модели допусков могут быть интегрированы в существующие CAD-системы. Он создал систему моделирующую допуски для одномерного случай, которая была связана с системой CADAM. Модель допусков задавалась графически и получала информацию о форме изделия прямо из CADAM. Полученная таким образом модель одномерной сборки исследовалась статистическими методами.

Chun (1988) разработал двумерную графическую модель сборки в рамках CAD-системы ME10TM компании Hewlett Packard. Была разработана процедура моделирования двумерных сборок.

Модели реализовывали метод прямой линеаризации Marler’а  используя назначение допусков на вектора. Система уравнений описывающая отклонения сборки получалась непосредственно из графической векторной модели. Larsen (1991) уточнил алгоритм поиска замкнутых векторных цепей и обеспечил его стабильную работы. Он разработал новую моделирующую программу на базе AutoCAD чтобы графически создавать двумерные модели сборки для анализа методом прямой линеаризации.

Он введ концепцию маршрутов базовых точек - инструмента помогающего пользователю сформировать модель сборки, используя размеры на их основе.

Jackson (1992) разработал спецификацию интерфейса приложений (AIS). Он предоставила полный интерфейс для приложений, позволяющий получать геометрическую информацию из крупных CAE-систем. AIS разрабатывалась для интеграции ядра Parasolid с системой Автоматизированного Назначения Допусков (Computer-aided Tolerancing Software - CATS).

Trego (1993) реализовал описания допусков Carr’а в системе моделирования AutoCATS, основанной на AutoCAD. Она включала улучшенный алгоритм формирования векторных цепей, обрабатывающий и “открытые циклы”, которые описывают зазоры или другие допуски сборки.

Cheney (1994) вел разработку пользовательского интерфейса параллельно с  AIS. Спецификация пользовательского интерфейса была разработана в виде набора взаимодействий, необходимых для передачи команд пользователя между большими CAE  и другими приложениями.

Этот интерфейс был реализован между  CATS и CADDS5.

Stoddard (1995) разработал метод автоматизации поиска соединений на базе наборов геометрических ограничений сборки.

2.2.5  Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) (имеется в виду стандарт ISO)

Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) имеет отношение к применению стандартов ANSI-Y14.M  (ASME 1995). Этот стандарт определяет допуски формы, такие как цилиндричность или биение, так же как и допуски размеров.

Goodrich (1991) определил методы включения допусков формы указанных в стандарте ANSI Y14.5M-1982 в модель метода прямой линеаризации. Он показал, что отклонения элементов статистически накапливаются и распространяются кинематически, как обычные отклонения размеров.

Он так же классифицировал отклонения по способу и пути распространения в каждом из 12 типов трехмерных кинематических пар и рассмотрел способы применения к ним как метода наихудшего случая так и статистических методов.

Так же он разработал систему моделирования на базе САПР CATIA которая включала три источника отклонений в сборке: размерные, геометрические и кинематические.

Ward (1993) упростил систему допусков Goodrich’s со 132 различных случаев до 8 простых. Описанная система допусков на элементы деталей была реализована в виде модуля системы CATIA.

2.2.6 современное Проектирование Допусков

В этом разделе рассматриваются исследования включающие анализ допусков в специфических областях или нелинейные подходы

Nielsen (1989) развивал статистические методы для назначения допусков в системах стыковочных отверстий. Он разработал новый метода на базе аппарата свертки Фурье он оказался быстрее и точнее чем метод Монте Карло.

Peterson (1990) разработал метод Монте Карло в применении к сборке случайных систем отверстий. Модель включала нелинейные оптимизационные методики, которые повысили надежность и скорость его работы.

Brown (1995) расширил приложения теории допусков на элементы детали для сборок, введя статистические характеристики допусков на положение как для деталей так и для сборок. Эта работа учла эффект ковариации от объемного интегрирования по Гауссу функции распределения плотности вероятности в круговой области допуска.

Glancy (1994) разработал методы учитывающие нелинейные и отличные от нормальных компоненты распределений в модели анализа допусков второго порядка. Метод оказался таким же быстродействующим как и линеаризованный и в то же время столь же точным как и метод Монте Карло при 100000 итераций.

Huo (1995) разработал новые метода на базе концепции полигона отклонений . Полигон откланений дает графическое представление о чувствительности допусков которое может быть быстро осмысленно для различных конфигураций механизмов.

……Часть пропущена, так как моих навыков перевода и понимания темы недостаточно…….

Anderson (Anderson 1997) исследовал вопрос влияния отклонений поверхности на отклонения углового положения деталей в сборке.  Он обнаружил, что амплитуда поворота деталей при сборке зависит от пространственной частоты поверхности. Анализ показал, что высокие и низкие частоты оказывают слабое влияние на поворот деталей при сборке, в то время как средние частоты оказывают значительное влияние. Чтобы описать отклонения в угловом положении при сборке он разработал ряд безразмерных кривых основанных на отклонении частоты относительно размера площадки контакта.

[показать]LIci - Собственный домен для дневника!